Di Meglio, Rodrigo I. (2019) Diseño e implementación de un sistema de conformación de haz para conjunto de antenas de microondas. / Design and implementation of a beamforming systems for a microwave antenna array. Proyecto Integrador Ingeniería en Telecomunicaciones, Universidad Nacional de Cuyo, Instituto Balseiro.
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Resumen en español
Un arreglo de antenas es un grupo de múltiples antenas que operando de manera conjunta actúan como una antena para recibir y transmitir ondas de radio. Emplear un conjunto de antenas, mejora la sensibilidad y, mediante un control adecuado, posibilita la orientación dinámica del patrón de radiación (conformación de haz), respecto del empleo de una única gran antena. Los arreglos de antenas se utilizan en muchas aplicaciones, como por ejemplo en radares, radiotelescopios, antenas de celulares, etc. Cuando el arreglo tiene muchos elementos, la red de conformación de haz que lo alimenta puede volverse muy compleja. Este trabajo propone un diseño analógico de redes de conformación que permite controlar arreglos de tamaño reducido y/o subarreglos en arreglos digitales de gran cantidad de elementos. En particular, se realizo el diseño e implementación de un sistema de conformación de haz para un arreglo plano de 4x4 antenas de microondas, el cual opera en la frecuencia de 5:8GHz con un ancho de banda de 580MHz (banda C de radares). El diseño esta dividido en una red de conformación de haz y una red de distribución. Se estudiaron distintas redes de conformacion de haz, y para escoger cual resulta mas conveniente implementar, se compararon la matriz de Butler, la matriz de Blass y la lente de Rotman. Por su desempeño para este trabajo, se escogió la lente de Rotman. La red de distribución/combinación esta formada por divisores/combinadores de potencia Wilkinson. Se simularon y optimizaron las distintas partes del sistema por separado, y luego el sistema completo. El diseño completo de la red de conformación se divide en dos partes, una que controla el apuntamiento respecto del eje x, y una parte que controla el apuntamiento respecto del eje y. Cada parte consta de una lente de Rotman, ambas idénticas, que se vinculan entre sí mediante la red de combinación/distribución. Finalmente, se fabrico el sistema completo y se lo caracterizo en el laboratorio con un analizador vectorial de redes con el que se midieron los parametros de scattering. Las mediciones realizadas se compararon con las simulaciones y se obtuvieron buenos resultados de acuerdo a los objetivos del proyecto.
Resumen en inglés
An antenna array is a group of multiple antennas that operating together act as an antenna to receive and transmit radio waves. Using a set of antennas improves sensitivity and, through proper control, enables the dynamic orientation of the radiation pattern (beamforming), with respect to the use of a single antenna. Antenna arrays are used in many applications, such as radars, radio telescopes, cell phone antennas, etc. When the number of elements of the arrays is high, the beamforming network may become very complex. This work proposes the design of an analog beamforming network that allows controlling small-sized arrays and / or sub-arrays in digital arrays of large numbers of elements. In particular, the design and implementation of a beamforming system for a planar array of 4x4 microwave antennas was performed, which operates at the frequency of 5:8GHz with a bandwidth of 580MHz. The design of the system was divided into two parts: a beamforming network and a distribution network. Different types of networks were studied, such as the Butler matrix, the Blass matrix and the Rotman lens. The Rotman lens was chosen due to the high performance for this work. The distribution/combination network was made of Wilkinson power dividers/combiners. The networks were simulated and optimized separately and then together. The complete design of the beamforming system was divided into two parts: one that controls de beam steering on the x axis, and one that controls de beam steering on the y axis. Each part consists of a Rotman lens (the same for each), which are linked through the distribution/combination network. Finally, the complete system was built and has been caracterized in the laboratory with a vectorial network analyzer, with which the S parameters has been measured. The measurements obtained were compared with the simulations, getting good results according to the objectives of the work.
| Tipo de objeto: | Tesis (Proyecto Integrador Ingeniería en Telecomunicaciones) |
|---|---|
| Palabras Clave: | [Microwave; Microondas; Antenna array; Arreglo de antenas; Rotman lens; Lente de Rotman; Planar array; Arreglo plano; Beamforming; Conformación de haz] |
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| Materias: | Ingeniería en telecomunicaciones > Diseño de circuitos |
| Divisiones: | Gcia. de área de Investigación y aplicaciones no nucleares > Laboratorio de investigación aplicada en Telecomunicaciones |
| Código ID: | 878 |
| Depositado Por: | Tamara Cárcamo |
| Depositado En: | 12 Mar 2021 08:59 |
| Última Modificación: | 12 Mar 2021 08:59 |
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